75 kW급 림추진기에 대한 기초 설계
Fundamental design of a 75-kW-rim-driven propeller
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초록
최근 선박으로부터 배출되는 대기오염물질에 대한 규제 강화에 따라 전기추진선박과 전기추진선박용 림추진기에대한 관심이 고조되고 있다. 그러나, 림추진기의 많은 장점에도 불구하고 림추진기에 대한 연구는 소수에 불과하다. 본연구는 가속덕트를 이용하는 허브리스 림추진기의 설계와 성능 해석에 대한 것이다. 본 연구에서는 전통적인 추진기의설계이론만으로는 추진기를 설계할 수 없는 가혹한 설계조건이 선정되었고, 이러한 문제로 인하여 축류펌프와 워터제트시스템의 설계 이론을 토대로 림추진기를 설계하였다. 케이스 스터디를 통하여 축류펌프와 워터제트 시스템의 설계 이론을 토대로 림추진기를 설계할 경우 효과적인 설계절차를 발견할 수 있었고 그 설계절차를 본 연구를 통하여 제시하였다. 설계한 림추진기의 성능은 CFD을 통하여 점검하였고 기본적으로 설계조건에서 요구되는 전달동력을 충족하는 림추진기를 설계하였음을 알 수 있었다. 향후 효율적인 림추진기의 운전조건 선정, 그리고 효율 향상 방안, 캐비테이션의 제거 등에 대한 연구를 진행할 예정이다.
Abstract
Currently, interest in electric propulsion vessels and rim-driven propellers is increasing owing to strict regulations on air pollution emissions from ships. However, despite the several advantages of rim-driven propellers, only a few studies are dedicated to it. In this study, a design and performance analysis of a hubless rim-driven propeller using an acceleration duct was conducted. Harsh design conditions were selected that are unattainable with the conventional propeller design theory. Hence, with the data obtained from case studies, the rim-driven propeller was effectively designed based on the design theory of axial flow pumps and water jet systems. The performance of the designed rim-driven propeller was examined through computational fluid dynamics. The designed rim-driven propeller achieved the required delivery power in the design conditions. Future studies could focus on the selection method of an efficient operating condition of the rim-driven propeller, improvement of its efficiency, and removal of cavitation.
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